khảo sát sự ảnh hưởng của muối calcium chloride đến sự thay đổi cấu trúc của cà rốt trong quá trình chế biến nhiệt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HUỲNH ĐÔNG THÙY TRANG KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MUỐI CALCIUM CHLORIDE ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

HUỲNH ĐÔNG THÙY TRANG

KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MUỐI CALCIUM CHLORIDE ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA CÀ RỐT TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN NHIỆT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

MSSV: 2111659

Lớp: CNTP K37

Luận văn đính kèm sau đây với đề tài “Khảo sát sự ảnh hưởng của muối Calcium Chloride đến sự thay đổi cấu trúc cà rốt trong quá trình chế biến nhiệt” do sinh viên Huỳnh Đông Thùy Trang thực hiện theo sự hướng dẫn của Ths Vũ Trường Sơn Luận văn đã báo cáo

và được hội đồng thẩm định thông qua

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Cần Thơ, ngày….tháng 12 năm 2014

Chủ tịch hội đồng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bài trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây

Cần Thơ, ngày 8 tháng 12 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Đông Thùy Trang

Em xin chân thành cám ơn các thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, khoa Nông nghiệp

và Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ, đã giảng dạy, truyền đạt những kiến quí báu trong suốt thời gian em học tập và thực hiện luận văn Và đặc biệt em xin gửi lời cảm

Kính chúc quý thầy cô và các bạn luôn thành công trong công việc và trong cuộc sống Chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Nghiên cứu được tiến hành trên cở sở khảo sát sự thay đổi cấu trúc của cà rốt ở các chế độ

xử lý nhiệt khác nhau trong cả hai trường hợp có và không có sự tác động của calcium chloride

Trên cơ sở đó, đề tài tập trung khảo sát những vấn đề sau:

Khảo sát sự thay đổi cấu trúc của cà rốt ở các nhiệt độ và thời gian xử lý khác nhau Các mức nhiệt độ được khảo sát là 800C, 850C, 900C, 950C, 1000C Tương ứng với các mức thời gian 0, 5, 10, 20, 40, 60, 90, 120, 160, và 200 phút

Khảo sát sự thay đổi cấu trúc cà rốt trong trường hợp có ngâm trong dung dịch calcium chloride (CaCl2) trước khi xử lý nhiệt Việc ngâm cà rốt trong dung dịch CaCl2được tiến hành mức thời gian 1 giờ với nồng độ 0,5% Sau khi hoàn thành thao tác ngâm, thực hiện xử lý nhiệt ở các mức nhiệt độ và thời gian xử lý tương tự như trên

Kết quả nghiên cứu cho thấy:

Sự phá hủy cấu trúc cà rốt tỉ lệ thuận với sự gia tăng nhiệt độ và thời gian xử lý nhưng giá trị độ cứng còn lại không tiến về giá trị 0

Động học sự thay đổi cấu trúc của cà rốt tuân theo phương trình biến đổi cấu trúc phân đoạn

Muối CaCl2 có vai trò tích cực trong việc cải thiện độ cứng của cà rốt trong xử lý nhiệt Với thời gian ngâm 1 giờ với nồng độ 0,5% thì cấu trúc của cà rốt được cải thiện tốt hơn, điều đó được thể hiện ở hằng số tốc độ k nhỏ và giá trị độ cứng tương đối còn lại tương đối cao sau khi xử lý nhiệt

Từ khóa: Cà rốt, cấu trúc, xử lý nhiệt

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ii

LỜI CẢM TẠ iii

TÓM TẮT iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH viii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÀ RỐT 2

2.1.1 Phân loại 2

2.1.2 Đặc điểm 2

2.1.3 Phân bố 3

2.1.4 Đặc tính sinh học của cà rốt 3

2.1.5 Thành phần hóa học của cà rốt 5

2.1.6 Công dụng của cà rốt 6

2.2 TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC THỰC PHẨM 6

2.2.1 Sơ lược về cấu trúc thực phẩm 6

2.2.2 Các phương pháp phân tích cấu trúc thực phẩm 7

2.2.2.1 Phương pháp phân tích bằng cảm quan 7

2.2.2.2 Phương pháp phân tích bằng thiết bị 8

2.2.3 Độ cứng 8

2.3 CẤU TRÚC RAU QUẢ 9

2.3.1 Cấu tạo vách tế bào thực vật 9

2.3.2 Pectin trong thực vật 10

2.3.2.1 Nguồn gốc 10

2.3.2.2 Cấu tạo phân tử pectin 11

2.3.2.3 Sự phá vỡ cấu trúc pectin do enzyme 11

2.3.2.4 Sự phá vỡ cấu trúc pectin không do enzyme 12

2.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA CÀ RỐT 12 2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 12

2.4.2 Ảnh hưởng của muối calcium 13

2.4.3.1 Phản ứng bậc một 15

2.4.3.2 Phản ứng biến đổi cấu trúc phân đoạn 15

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 17

3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM 17

3.1.1 Thời gian địa điểm 17

3.1.2 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất 17

3.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 17

3.2.1 Chuẩn bị mẫu 17

3.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 18

3.2.3 Phương pháp đo đạc và xử lý số liệu 21

3.2.3.1 Phương pháp đo cấu trúc 21

3.2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu 21

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

4.1 SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CÀ RỐT TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT Ở CÁC KHOẢNG NHIỆT ĐỘ VÀ THỜI GIAN XỬ LÝ KHÁC NHAU 22

4.2 SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CÀ RỐT KHI NGÂM CALCIUM CHLORIDE Ở NỒNG ĐỘ 0,5% TRONG 1 GIỜ THEO CÁC CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT KHÁC NHAU 24

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 27

5.1 KẾT LUẬN 27

5.2 ĐỀ NGHỊ 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

PHỤ LỤC ix

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của cà rốt trong 100g ăn được 5 Bảng 3.1: Cách bố trí thí nghiệm với hai nhân tố A (nhiệt độ xử lý, 0C) và nhân tố B (thời gian xử lý nhiệt, phút) 18 Bảng 4.1: Giá trị hằng số tốc độ k và độ cứng còn lại sau thời gian gia nhiệt kéo dài H∞

của cà rốt ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau 22 Bảng 4.2: Giá trị hằng số tốc độ k và độ cứng còn lại sau thời gian gia nhiệt kéo dài H∞

của cà rốt ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau 24

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Các loại cà rốt khác nhau 4

Hình 2.2 Hoa cà rốt 4

Hình 2.3 Cà rốt đỏ 4

Hình 2.4: Cấu tạo của vách tế bào thực vật 10

Hình 2.5: Chuỗi pectin 11

Hình 2.6: Pectate - calci 13

Hình 2.7: Sự phân cắt protopectin từ dạng không hòa tan thành dạng hòa tan 14

Hình 2.8: Động học sự chuyển đổi cấu trúc (đô cứng) theo phản ứng bậc một 15

Hình 2.9: Động học sự thay đổi độ cứng theo phản ứng biến đổi cấu trúc phân đoạn 16

Hình 3.1: Máy đo cấu trúc texture Analyser TA - XT2i 17

Hình 3.2: Dao cắt và ống chứa mẫu 17

Hình 3.3: Cà rốt sau khi cắt 18

Hình 4.1: Đồ thị động học sự thay đổi độ cứng của cà rốt ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau 23

Hình 4.2: Động học sự thay đổi độ cứng của cà rốt sau khi ngâm trong calcium chloride (nồng độ 0,5%, thời gian 1 giờ) ở các chế độ xử lý nhiệt khác nhau 25

Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn sự cải thiện độ cứng của cà rốt trong 2 trường hợp ngâm và không ngâm CaCl2 26

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Rau củ là một loại thực phẩm không thể thiếu trong chế độ ăn uống hằng ngày Trong rau

củ có rất nhiều chất xơ, chất chống oxy hóa và các hợp chất khác giúp cơ thế chống lại các căn bệnh như: ung thư, bệnh tim, đột quỵ, tiểu đường,… Nước ta có khí hậu nhiệt đới thích hợp để trồng nhiều loại rau củ khác nhau, trong đó có cà rốt Cà rốt là một trong những loại rau quí nhất được các thầy thuốc trên thế giới đánh giá cao về giá trị dinh dưỡng và chữa bệnh cho con người và được người Hy Lạp gọi là: “Nữ hoàng của các loài rau”

Hiện nay, cà rốt trở thành nguyên liệu quan trọng trong bữa ăn hàng ngày của các gia đình, thay vì dùng để trang trí như trước đây Các sản phẩm phổ biến từ cà rốt như: mứt cà rốt,

cà rốt đóng hộp, cà rốt ngâm giấm, nước ép cà rốt, cà rốt sấy,…Việc đa dạng hóa các sản phẩm được chế biến từ cà rốt là một vấn đề cần thiết để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Đặc biệt là quá trình chế biến nhiệt

Trong quá trình chế biến nhiệt các loại rau quả cũng như cà rốt, bên cạnh việc hạn chế các biến đổi về mặt dinh dưỡng, yếu tố cảm quan cũng là yêu cầu quan trọng để quyết định chất lượng của sản phẩm Trong đó, cảm quan về cấu trúc là vấn đề luôn được các nhà sản xuất thực phẩm quan tâm khi chế biến Việc sử dụng ion calci để cải thiện cấu trúc của rau quả trong quá trình chế biến đã ra đời và ngày càng trở nên phổ biến trên toàn thế giới qua các nghiên cứu của: Alonso J., W Canet, T Rodriguez, 1997; Luna - Guzmán, I., D.M

Barret, 2000; Vu et al., 2004;

Với mong muốn sử dụng ion calci để cải thiện cấu trúc của cà rốt trong quá trình chế biến Tôi xin chọn đề tài nghiên cứu của tôi là: “Khảo sát sự ảnh hưởng của muối Calcium Chloride đến sự thay đổi cấu trúc cà rốt trong quá trình chế biến nhiệt”

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Khảo sát sự thay đổi cấu trúc (độ cứng) cà rốt trong quá trình xử lý nhiệt ở các nhiệt độ và các khoảng thời gian khác nhau để tìm ra quy luật sự thay đổi cấu trúc (độ cứng) cà rốt theo nhiệt độ

Khảo sát ảnh hưởng của việc ngâm CaCl2 đến sự thay đổi cấu trúc (đô cứng) của cà rốt trong quá trình chế biến nhiệt, từ đó xác định được mức nhiệt độ xử lý cà rốt thích hợp, sau khi cà rốt đã được ngâm trong CaCl2

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÀ RỐT

Carrotte (Pháp)

2.1.2 Đặc điểm

Cà rốt là cây thân thảo sống 2 năm, rễ trụ, phồng nhiều hay ít

Lá mọc so le, không có lá kèm, xẻ 2 -3 lần, lá có mùi thơm, bẹ khá phát triển, phiến lá lông chim, càng gần phía đầu càng hẹp

Cụm hoa mọc thành tán kép, nhỏ, mang hoa trắng, hồng hoặc tía, lá bắc của tổng bao cũng

xẻ lông chim, lá bắc của tiểu bào đơn xẻ ba, đế hoa khum lõm

Lá đài nhỏ ba cạnh, cánh tràng mọc so le Trong tán hoa, hoa ở chính giữa bất thụ có màu tía, còn các hoa ở chung quanh thì màu trắng hoặc màu hồng

Vỏ hạt cà rốt có lớp lông cứng che phủ rất khó thấm nước, trong hạt có chứa tinh dầu ngăn cản nước thấm vào phôi nên cà rốt rất khó nảy mầm

Quả bế đôi, mỗi đôi gồm hai nửa, mỗi nửa dài 2 - 3 mm hình trứng Hạt có phôi nhũ sừng

Theo nghiên cứu của Beille thì cây cà rốt mọc hoang không có củ Loại hiện nay được

trồng là loại lai của hai loài Daucus carota L và Daucus maximus L

2.1.3 Phân bố

Cà rốt gồm 22 loài phân bố ở châu Âu, Địa Trung Hải, Tây Nam, Trung Á và một số vùng nhiệt đới châu Phi, châu Úc, châu Mỹ Loài cà rốt xuất xứ từ châu Âu là một loại rau được trồng rộng rãi và lâu đời nhất trên thế giới

Vào thế kỷ XVII, cà rốt ở các nước châu Âu thường có màu trắng, vàng và tím Trải qua nhiều thế kỷ, cà rốt du nhập tới các quốc gia khác trên thế giới Hiện nay, Trung Quốc đứng đầu về sản lượng cà rốt, tiếp theo là Mỹ, Ba Lan, Nhật Bản, Anh, Pháp, Đức Mỗi năm, Mỹ thu hoạch trên 1,5 triệu tấn cà rốt

Ở Việt Nam, cà rốt là một trong những cây trồng đặc trưng của Đà Lạt và các vùng phụ cận Huyện Đức Trọng có thể trồng cà rốt quanh năm với năng suất cao gấp 2 - 3 lần các vùng khác Miền Bắc trồng cà rốt ở các tỉnh như Hải Dương, Bắc Ninh

Cà rốt được gieo trồng trên khắp thế giới, chủ yếu ở khu vực ôn đới với nhiều loại, nhiều màu sắc khác nhau Ở nước ta, cà rốt được người Pháp đem đến từ những năm 40 của thế

kỷ trước và giờ đã trở thành một trong những cây trồng được trồng phổ biến ở Hải Dương, Bắc Ninh, Đà Lạt,…

2.1.4 Đặc tính sinh học của cà rốt

Do vốn là cây chịu lạnh nên đạt năng suất cao, nhiệt độ thích hợp để trồng là 20 - 220C, tuy nhiên cây cũng có thể chịu được nhiệt độ 25 - 270C Độ ẩm đất thích hợp để trồng là 5,5 - 7,0

Ở Việt Nam hiện nay trồng hai loại cà rốt phổ biến: loại màu củ đỏ tươi và loại có màu đỏ ngã sang màu da cam

Loại vỏ đỏ được nhâp trồng từ lâu, nay nông dân ta tự giữ giống; loại cà rốt này có củ to nhỏ không đều, lõi to, nhiều xơ, hay phân nhánh, kém ngọt

Loại vỏ màu đỏ ngã sang màu da cam là cà rốt nhập của Pháp (cà rốt Tim Tôm) sinh trưởng nhanh hơn loại vỏ đỏ, tỷ lệ củ trên 80%, da nhẵn, lõi nhỏ, ít bị phân nhánh nhưng

củ hơi ngắn, mập hơn, ăn ngon, được thị trường ưa chuộng

Màu cà rốt cũng phụ thuộc nhiệt độ môi trường: nóng quá hay lạnh quá đều làm giảm màu Nếu thu hoạch vào mùa xuân, hạ thì cà rốt có màu sậm hơn khi thu hoạch vào mùa thu, đông

Hiện nay có thể trồng cà rốt thành nhiều vụ sớm, vụ chính và vụ muộn, chính vì vậy mà ta thấy cà rốt xuất hiện trên thị trường quanh năm

Một số hình ảnh về cà rốt:

http://www.maynongnghiep.pro.vn/khuyen-nong/chuyen-giao-tien-bo-ky-thuat/ky-thuat-trong-ca-2.1.5 Thành phần hóa học của cà rốt

Cà rốt là một trong những loại rau được trồng rộng rãi và lâu đời nhất thế giới Thành phần của cà rốt phụ thuộc vào mức độ già của củ hay nói cách khác chính là thời gian thu hoạch Ngoài ra, các giống khác nhau, điều kiện canh tác khác nhau sẽ cho ra thành phần dinh dưỡng khác nhau Hàm lượng các chất dinh dưỡng của cà rốt được thể hiện qua bảng 2.1

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của cà rốt trong 100g ăn được

Nước ép cà rốt rất giàu chất chống oxy hóa β- carotene, α - carotene, chất quang hóa và glutamine, canxi và kali, vitamin A, B1, B2, C, vitamin E có khả năng bảo vệ nuôi dưỡng tái tạo làn da Cơ thể sẽ chuyển hóa β- carotene thành vitamin A Đây là chất quan trọng

để tăng cường hệ miễn dịch, kích thích các tế bào khỏe mạnh phát triển

Cà rốt không chỉ là một loại rau có giá trị dinh dưỡng cao mà còn là vị thuốc rất hiệu quả Theo các nhà khoa học, những người thường xuyên làm việc trong môi trường độc hại và tiếp xúc nhiều với sóng điện từ nên ăn nhiều cà rốt bởi trong cà rốt có nhiều carotene có thể chuyển hóa thành vitamin A giúp sáng mắt và để phòng bệnh quáng gà và khô mắt Với tính kiềm hóa cao, nước ép cà rốt có khả năng kiểm soát chứng thiếu máu, các vấn đề

về gan, nhiễm axit, nhiễm độc máu, rối loạn tuần hoàn máu và lở loét Nước ép cà rốt giúp

cơ thể ngăn ngừa viêm thận

(Nguồn: http://www.rasa.vn/cam-nang-gia-dinh/4615/Tac-dung-cua-viec-an-ca-rot-song.html)

Các nhà khoa học Mỹ đã có công trình nghiên cứu về cà rốt và đưa ra kết luận: carotene trong cà rốt có tác dụng phòng chống bệnh ung thư Ngoài ra, cà rốt còn chứa hormone thực vật tocokinin Chất này tương tự như insulin, làm giảm 1/3 hàm lượng đường trong máu, là thực phẩm lý tưởng cho người bị bệnh tiểu đường và cũng có tác dụng hạ huyết

áp, nên rất tốt với người bị cao huyết áp

Theo Y học cổ truyền thì cà rốt tính cam, bình, hạ khí, bổ trung lợi, trường vị, an ngũ tạng,

và nhuận thận mệnh, tráng nguyên dương, ấm chân tay, trừ hàn thấp và có thể chữa một số bệnh như: mắt quáng gà, khô giác mạc, huyết áp cao, tiêu hóa kém, trẻ còi xương, suy dinh dưỡng, ho gà,…

2.2 TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC THỰC PHẨM

2.2.1 Sơ lược về cấu trúc thực phẩm

Cấu trúc (độ cứng) là một trong những thành phần quan trọng có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của rau quả khi chế biến nhiệt Cấu trúc (độ cứng) có thể được định nghĩa “Cấu trúc được tạo thành từ những đặc tính vật lý, cảm nhận được bằng xúc giác, có liên quan

đến sự phá vỡ dưới tác dụng của lực và có thể đo bằng hàm số về khối lượng, thời gian và

khoảng cách” (Bourne, 1982; trích dẫn bởi Rizvi and Tong, 1997)

Một số định nghĩa khác về cấu trúc được xem là đúng nhất bởi Jowitt (1974; trích dẫn bởi Bourne, 2002): “Cấu trúc là những thuộc tính vật chất được kết hợp bởi những đặc tính vật

lý và được nhận biết bằng các giác quan (bao gồm sự cảm nhận bằng miệng), nhìn và nghe Những đặc tính vật lý đó có thể gồm kích thước, hình dạng, con số, tự nhiên và sự hợp thành những yếu tố thuộc về cấu trúc”

Cấu trúc của thực phẩm được thực hiện ở những đặc tính sau:

Cấu trúc là một nhóm đặc tính vật lý xuất phát từ cấu trúc của thực phẩm

Cấu trúc bao gồm một nhóm đặc tính không có đặc tính riêng lẽ

Cấu trúc thường được nhận biết chủ yếu bằng xúc giác, thường bằng miệng nhưng có thể

sử dụng các bộ phận khác của cơ thể (bàn tay)

Cấu trúc không có mối liên quan với các thành phần hóa học của thực phẩm về mùi hay vị

Cấu trúc thường được xác định bởi một số đặc tính cơ bản như đánh giá bằng giác quan hay dụng cụ đo đạc (Brennan, 1980) Những đặc tính của cấu trúc được chia ra ba loại: cơ học, hình học và những đặc tính khác

”Đặc tính cơ học” nhận diện cấu trúc thực phẩm bằng cách làm biến dạng thực phẩm

”Đặc tính hình học” được nhận diện chủ yếu bằng xúc giác và cảm nhận bằng mắt từ những thao tác trên thực phẩm bằng cách đặt thực phẩm vào giữa hai hàm răng và cắn

”Đặc tính khác” cùng đại diện cho việc cảm nhận thực phẩm nhưng không phải bằng đặc tính hình học mà bằng cách làm ướt thực phẩm (nấu, chiên) (Christensen, 1984; Bourne, 2002)

2.2.2 Các phương pháp phân tích cấu trúc thực phẩm

Có hai phương pháp để đo cấu trúc thực phẩm: phương pháp chủ quan (cảm quan) và phương pháp khách quan (thiết bị)

Phân tích cảm quan là kỹ thuật sử dụng các cơ quan cảm giác của con người để tìm hiểu,

mô tả và định lượng các tính chất cảm giác của một sản phẩm thực phẩm như màu sắc, hình thái, mùi, vị và cấu trúc

Trong phân tích cảm quan, các giác quan của người đánh giá được sử dụng như một dụng

cụ đo Các giác quan làm nhiệm vụ nhận thông tin như màu sắc, mùi, vị,…qua phân tích,

Để thu được kết quả đo khách quan và đáng tin cậy cần có một hội đồng cảm quan đã được huấn luyện để đánh giá cấu trúc

Tuy nhiên, con người đặc biệt nhạy cảm trong việc xác định sự khác biệt giữa các mẫu, trong khi các thiết bị có thể nhanh chóng cung cấp một phép đo định lượng trên quy mô tuyệt đối (Wilhelm et al., 2004) Trong nghiên cứu này, chúng tôi tập trung chủ yếu vào phương pháp xác định cấu trúc bằng thiết bị

Ngoài phương pháp phân tích cảm quan để đánh giá cấu trúc, người ta còn có thể dùng thiết bị phân tích để đánh giá cấu trúc thực phẩm (phương pháp công cụ) Yêu cầu của phương pháp phân tích bằng thiết bị có năng suất cao, mang tính khách quan hơn Ngày nay, phép đo cấu trúc bằng thiết bị thường được phát triển với mục đích thay thế phương pháp phân tích cảm quan

Phương pháp phân tích bằng thiết bị được chia thành ba loại:

Phương pháp cơ bản (fundamental methods): bao gồm việc đo những thuộc tính vật lý đã được định nghĩa rõ ràng, có nền tảng khoa học chặt chẽ, mà những thuộc tính này nếu được đo một cách chính xác thì độc lập với phương pháp đo

Phương pháp thực nghiệm (empirical methods): chỉ đo các thuộc tính vật lý của thực phẩm Đo những biến số không được định nghĩa rõ ràng, được chỉ ra theo kinh nghiệm thực hành có liên quan đến cấu trúc đặc trưng Phát triển dựa trên kinh nghiệm và quan sát, thiếu nền tảng khoa học chặt chẽ, mà những thuộc tính này có các thiết bị như: máy đo đâm xuyên, đo bằng cách đâm xuyên qua sản phẩm, đo khả năng chống lại của sản phẩm đối với lực đâm xuyên hoặc tổng độ sâu đâm xuyên; máy nén để đo khả năng chống lại của sản phẩm đối với lực ép và dụng cụ cắt để ghi lại lực cần thiết để cắt sản phẩm được kiểm tra đâm xuyên, cắt xé, nén ép,…

Phương pháp mô phỏng (imitative methods): mô phỏng theo hoạt động khi ăn của con người, giống như quá trình nhai Phép đo mô phỏng được thiết kế để mô phỏng một quá trình giống như nhai thực phẩm Một trong những kỹ thuật nổi tiếng của nhóm phép đo mô phỏng là phương pháp Texture Analysis (TPA)

2.2.3 Độ cứng

Độ cứng và độ nhớt là hai trong số những đặc điểm cấu trúc quan trọng nhất Độ nhớt được sử dụng để mô tả các loại thực phẩm bán rắn và lỏng, trong khi độ cứng được sử dụng cho những dạng thực rắn (Bourne, 2002) Các biện pháp cơ bản của độ cứng thường đươc gọi là lực biến dạng (hoặc nén) chức năng Rất khó để sử dụng và diễn giải vì các

biện pháp bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như: tốc độ biến dạng, kích thước và hình dạng của

pít tông nén vật liệu, các thử nghiệm vật liệu hình học và thành phần (Christensen, 1984)

2.3 CẤU TRÚC RAU QUẢ

2.3.1 Cấu tạo vách tế bào thực vật

Vách tế bào là đặc điểm của tế bào thực vật để phân biệt với tế bào động vật, vách bảo vệ

tế bào, giữ hình dạng, tránh mất nước cũng như chống sự xâm nhập của vi sinh vật Vách

ở phía ngoài của màng có thể dày từ 0,1 đến vài µm Thành phần hóa học của vách thay đổi từ loài này sang loài khác và từ tế bào này sang tế bào khác trong cùng một cây, nhưng cấu trúc cơ bản không thay đổi Thành phần cấu tạo chính là các phân tử cellulose có dạng sợi được kết dính với nhau bằng chất nền gồm các đường đa khác và protein

Các phân tử cellulose cấu trúc thành các sợi cellulose xếp song song nhau tạo ra các tấm, các sợi trong các tấm khác nhau thường tạo ra các góc từ 60 - 900 Đặc điểm sắp xếp này làm vách tế bào rắn chắc Các sợi cellulose có chiều rộng khoảng 20nm, giữa các sợi có những khoảng trống có thể cho nước, khí và các ion di chuyển tự do qua mạng lưới này, tính thấm chọn lọc của tế bào do màng sinh chất quy đinh

Ở những cây còn non tế bào có vách mỏng gọi là vách sơ cấp (primary wall), vách này có tính đàn hồi và cho phép tế bào gia tăng kích thước Giữa hai vách sơ cấp của các tế bào liền kề nhau là phiến giữa hay lớp chung (middle lamella), là một lớp mỏng giàu chất bột đường đa gọi là pectin, thường hiện diện dưới dạng calci - pectate Khi chất pectin bị hóa nhày, các tế bào không còn gắn chặt vào nhau nữa nên khi trái chín trở nên mềm đi

Khi tế bào trưởng thành và ngừng tăng trưởng, một số tế bào tạo thêm lớp cứng hơn gọi là vách thứ cấp (secondary wall) nằm giữa vách sơ cấp và màng tế bào Vách thứ cấp thường dày có nhiều lớp được cấu tạo bằng các sợi cellulose xếp theo nhiều hướng khác nhau, nên vách tế bào trở nên rắn chắc hơn Ngoài cellulose vách thứ cấp còn có thể tẩm thêm nhiều chất khác như mộc tố (lignin) Khi vách thứ cấp được thành lập hoàn toàn, tế bào có thể chết đi, khi đó chỉ còn làm nhiệm vụ nâng đỡ hay dẫn truyền

Trên vách tế bào thực vật có những lỗ nhỏ giúp các chất lỏng thông thương với nhau, các

lỗ này được gọi là liên cầu bào (plasmodesmata), ở vị trí này tế bào chất của hai tế bào liền

kề liên tục nhau (Bùi Tấn Anh, 2002)

Hình 2.4: Cấu tạo của vách tế bào thực vật (Visser và Voragen, 1996)

2.3.2 Pectin trong thực vật

2.3.2.1 Nguồn gốc

Pectin là một polymer của các acid polygalacturonic và các ester methyl của chúng Pectin

có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây Trong thực vật, pectin tồn tại dưới hai dạng:

Trong dịch bào, pectin ở dạng hòa tan Trong màng tế bào và gian bào, chúng nằm ở dạng không hòa tan gọi là protopectin Protopectin ở màng gian bào có chứa lượng kim loại khá cao và một lượng nhóm methyl đủ để làm protopectin bền vững Còn protopectin ở màng

tế bào chứa lượng kim loại không nhiều, có độ methyl hóa cao Vì thế tế bào thực vật có khả năng trương nở tốt (Nguyễn Đức Lượng, 2004)

Ở rau quả còn sống, protopectin phân tán trong thành tế bào làm cho rau quả có độ cứng nhất định Nhưng khi rau quả chín, hàm lượng pectin hòa tan tăng lên và độ rắn chắc của chúng giảm xuống Có hiện tượng trên là do trong quá trình chín, dưới tác dụng của enzyme protopectinase một phần lớn protopectin chuyển thành pectin hòa tan phân tán vào dịch bào làm rau quả bị mềm hơn (Lê Ngọc Tú, 2004)

Pectin tồn tại với những hàm lượng khác nhau trong quả, củ hoặc thân của một số loài thực vật: trong táo 10 - 15%; quả citrus 20 - 50%; củ cải đường 10 - 20%; đài hoa hướng dương

15 - 25% Trong cùng một loại quả nhưng ở các phần khác nhau thì hàm lượng pectin cũng khác nhau

2.3.2.2 Cấu tạo phân tử pectin

Các chất pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các mạch của phân tử acid D-galacturonic C6H10O7, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl (-OCH3) Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới hàng trăm đơn vị acid galacturonic

25000 - 35000, trong khi đó pectin lấy từ cam lại có phân tử lượng đạt tới 50000

Tên gọi pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalacturonic methyl hóa 100% Tên gọi acid pectinic gọi acid pectinic để chỉ chất được methyl hóa thấp hơn 100% Còn tên gọi acid pectic để chỉ acid polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm methoxyl

Trong thực tiễn thì tên pectin dùng để chỉ cả acid pectinic và pectin

2.3.2.3 Sự phá vỡ cấu trúc pectin do enzyme

Dựa vào phương thức tác động trên chuỗi cấu tạo chính của pectin, enzyme pectic có thể được phân thành ba loại: enzyme de - este hóa (pectinesterase), enzyme khử polymer

(pectinaza: hydrolase và lyase) và protopectinase (Alkorta et al., 1998)

Sự phá vỡ pectin trong tế bào xảy ra do xúc tác của enzyme xảy ra theo hai bước: Đầu tiên, pectin bị khử methyl hóa một phần do xúc tác của PME (Pectinmethylesterase) và sinh ra methanol, kết quả là pectin có độ methyl hóa thấp hơn PME là một enzyme thuộc nhóm pectinesterase, khả năng hoạt động của chúng phụ thuộc vào nguồn thu nhận, mức

độ ester hóa của pectin, chúng được hoạt hóa bởi Ca2+ và bị vô hoạt bởi các ion hóa trị 3

và 4 như thủy ngân, chì, nhôm hay sắt (Hoàng Kim Oanh, 2008) Enzyme này khá ổn định